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Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /e-DDS-TUE364/ 1 Philippe Belleudy - 03-2009 risques hydrométéorologiques,

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1 Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /e-DDS-TUE364/ 1 Philippe Belleudy risques hydrométéorologiques, crues et inondations Philippe BELLEUDY Laboratoire détude des Transferts en Hydrologie et Environnement 20 mai 1999, Isère, doc.J-L.Peiry

2 Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /e-DDS-TUE364/ 2 Philippe Belleudy risques hydrométéorologiques, crues et inondations 1 Introduction Les événements catastrophiques de Draguignan en juin Quelles sont vos crues ? 2 La formation des précipitations Météorologie générale : Dynamique de latmosphère (structure verticale, circulations) 3 Les observations météorologiques Pluviométrie classique et radar, analyse statistique des pluies 4 La prévision des précipitations De la grenouille au satellite : méthodes / échéances / échelles. Météorologie/climatologie. 5 Hydrologie du bassin versant De la pluie au débit / Évaporation, infiltration, ruissellement / Bilan hydrique 6 Rivières et crues: vision statistique Prévision et prédétermination / Normal et extrême. Risque, aléa et vulnérabilité. 7 L'écoulement fluvialRemous et pertes de charge / Hydrométrie. 8 La propagation des crues Dynamique des inondations / Alerte et annonce. Aménagement du bassin versant contre les inondations 9 Transport solide et morphologie fluviale Impact des aménagements / L'entretien des rivières avertissement !

3 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 3 rappel : le bassin versant bassin versant exutoire t i hyétogramme hydrogramme illustrations : Musy

4 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 4 débit journalier min mensuel 5 ans (F=0.2) max mensuel 5 ans (F=0.8) médian passé la Loire à Orléans (doc. Banque Hydro) 1. régimes hydrologiques : une variabilité naturelle cest pour ça que les rivières sont belles ! la Loire à Orléans (doc. J-L Peiry)

5 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 5 1. régimes hydrologiques ucombinaisons des influences à laval des grands bassins vexemple Rhône à Beaucaire (banque Hydro)

6 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 6 1. régimes hydrologiques : combinaisons des influences pluies du 21/09 au 20/11/1994 uocéanique vdoctobre à mars vSaône, Rh.alpestre, Rh. supérieur, (Isère) pluies de janvier et février 1990 uméditerranéenne voctobre, novembre… vAlpes du sud, Cévennes, couloir rhodanien (… Saône, Ain) vnovembre 1994 : 9500m3/s, 25 ans Durance ! vdécembre 2003: 13000m3/s, 500ans (?) pluies de septembre et octobre 1993 uépisodes concomitants vocéanique + méditerranéen vcrues généralisées si forts cumuls antérieurs vexemples : nov.1840, mai-juin 1856 exemple Rhône

7 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 7 1. régimes hydrologiques influencés uexemple 1 : le Drac à Corps (990 km²) et à Fontaine (3550 km²) débit journalier (1999) min mensuel 5 ans (F=0.2) max mensuel 5 ans (F=0.8) médian passé

8 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 8 1. régimes hydrologiques influencés uexemple 2 : Durance à Malemort

9 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 9 1. régimes hydrologiques influencés uexemple 3 : à léchelle pluri-mensuelle les barrages peuvent-ils écrêter les crues ? - soutenir les étiages ? influence du champ dinondation exemple Niger

10 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 10 comment mesure-t-on le débit des rivières ?

11 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 11 crues et étiages : 2. hydrologie des extrêmes pas de limites (des hauts débits) ! crue (Pont de lAlma) en 1910 La Seine à Paris : étiage (Pont Marie) en 1943 doc:

12 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 12 Pluies extrêmes mesurées dans le monde

13 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 13 prédétermination des débits de crue une pas confondre avec la prévision et lannonce vannonce : voir cours 8 : « la propagation des crues » uà quoi ça sert ? vdonner un probabilité à laléa vcalcul des impacts vdimensionnement dun aménagement, dune protection notion dobjectif vaussi pour le calcul de la ressource : étiages, sècheresse uplusieurs problèmes dordre technique donc vdonner une probabilité / faire comprendre ce que cela veut dire vétablir les enjeux / fixer les objectifs

14 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 14 prédétermination des débits de crue : à quoi ça sert ? uexemple : risque inondation à Grenoble vniveau de la protection actuelle : Q10-Q15 vestimation du coût dune inondation Q2OO : millions (source SYMBHI) vaménagements projetés : protection Q200 - coût : 73 M + entretien 7-11 M Protection en années (temps de retour) : Probabilité annuelle au non dépassement: 50%90%99%100% Défaillance en : 1 an 50%10%1%0.1% 2 ans 75%19%1.99%0.2% 10 ans 99.9%65%10%1% 20 ans % 88%18%2% 50 ans 100%99.5%39%5% 100 ans 100% % 63%10% 200 ans 100% 87%18% 1000 ans 100% % 63% échappera-t-on à une crue centennale ?

15 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 15 prédétermination des débits de crue : faire comprendre le temps de retour moyen: une notion délicate pour les non-spécialistes et le public « La Grande Inondation » raconte avec précision ce qui se passera lors de la prochaine grande crue de la Seine à Paris. En effet, ce scénario catastrophe qui a eu lieu en 1910 devrait se reproduire dans les années à venir sans que personne ne puisse prédire la date exacte. uexemple : Paris « Pour prendre connaissance de la situation de votre lieu d'habitation, dans l'hypothèse d'une crue du type de celle de 1910, consultez le plan de votre arrondissement » Quai de Grenelle. Paris, janvier © Neurdein / Roger-Viollet

16 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 16 prédétermination des débits de crue uquelle est la période dobservation nécessaire pour une analyse statistique valable ? accès simulateur de Philippe Bois 100 ans 20 ans

17 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 17 upetit rappel sur les lois de distribution vdensité de probabilité f vfonction de répartition F exemple : nébulosité bimodale F croissante monotone aperçu des méthodes statistiques vrépartition Gaussienne (loi normale) unimodale, symétrique, non bornée : ne convient pas aux débits ! vlog-normale action combinée dun grand nombre de facteurs qui se multiplient vloi de Fréchet vloi de Gumbel 2 paramètres: amplitude dispersion Emil Julius Gumbel ( ) f(x)F(x) médiane mode

18 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 18 la loi de Gumbel est bien adaptée aux crues Q (m 3 /s) temps de retour (années) Fréchet log Pearson III Galton Gumbel Gauss le Verdon à Quinson (1660 km²) 100 ans10000 ans1000 ans

19 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 19 ajustement (graphique) dune loi de Gumbel udensité de probabilité x Q max annuel échantillon N années (N grand!) classé en ordre croissant ufonction de répartition F(Q)=Prob(crue de lannée

20 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 20 ajustement (graphique) dune loi de Gumbel uajustement dune loi de Gumbel (méthode graphique) temps de retour moyen papier GUMBEL 50 ans100 ans500 ans1000 ans

21 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 21 Débit journalier Max annuel 50 ans 20 ans Temps de retour La Zorn 638 km2 ajustement dune loi de Gumbel 10 ans GUMBELIEN intervalle de confiance (quantiles) 100 ans

22 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 22 ajustement dune loi de Gumbel Le Lot à Banassac 1160 km2 des crues exceptionnelles dans un échantillon réduit 10 ans 100 ans Horsains (Outliers) Temps de retour

23 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 23 ajustement dune loi de Gumbel 50 ans20 ans Temps de retour Sup Gumbel La Dore à Tours sur Meymont 800 km2 10 ans 100 ans uun autre phénomène pour les crues les plus fortes… uméthode du GRADEX vhypothèse : linfiltration est invariante pour les pluies fortes vrelier les crues aux pluies à partir dun certain temps de retour

24 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 24 prédétermination des crues : un exemple difficile ulAustreberthe affluent RD de la Seine (BV 211 km²) vsélection des crues dont le débit de pointe dépasse 4m3s-1 ( ) uévolution du BV non stationnarité des crues Données SEMA-DIREN Haute-Normandie

25 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 25 le Rhône : des crues plus fréquentes ? ules 16 plus gros débits depuis 1855 daprès données : 9 décembre 2003 octobre 1993 novembre 2002, janvier 1994 laisses de crues à la prise deau de Petit-Argence (Petit-Rhône)

26 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /DDS-TUE364/ 26 biblio uglossaires dhydrologie vhttp://www.eaufrance.fr/glossaire.php3?id_rubrique=160http://www.eaufrance.fr/glossaire.php3?id_rubrique=160 vhttp://www.cig.ensmp.fr/~hubert/glu/aglo.htm (multilingue)http://www.cig.ensmp.fr/~hubert/glu/aglo.htm uhydrologie statistique vpolycop ENPC/ Jacques Miquel /Hydro%20Stat% PDF udonnées hydrologiques vbanque hydro : vSuisse : Quissac (Gard), au bord du Vidourle entretenir la mémoire des crues


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